CN211199269U - 一种转炉烟气余热回收系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种转炉烟气余热回收系统，包括与转炉除尘烟罩连接的汽化冷却烟道及与汽化冷却烟道连接的火管锅炉，火管锅炉包括自上而下依次连接的烟气入口段、高温换热段、检修段、低温余热段和积灰段，高温换热段内设有火管，低温余热段内布置有省煤器，火管锅炉的烟气出口设于低温余热段或积灰段上。本实用新型通过汽化冷却烟道回收转炉烟气的高温段余热，通过火管锅炉的高温换热段回收转炉烟气的中温段余热，通过火管锅炉的低温余热段回收转炉烟气的低温段余热，从而实现对转炉烟气余热的充分、可靠、有效地利用。采用火管锅炉，烟气在火管内部流动的流线较为平直，兼顾换热效率的同时尽可能减小阻力。

Description

一种转炉烟气余热回收系统

技术领域

本实用新型属于转炉炼钢技术领域，具体涉及一种转炉烟气余热回收系统。

背景技术

转炉炼钢是当今世界上的主要炼钢工艺，世界范围内80％的钢产量是由转炉生产，国内钢铁行业中转炉数量超过千台。转炉炼钢会产生大量的高温烟气(炉口烟温1500～1600℃)，转炉烟气由于生产工艺的特殊性，较常规中低温烟气有着以下几个特点：含尘量大，一般含尘量可达100～150mg/m³；烟气中含有高达85％的CO，有着爆炸的风险；周期性，转炉每35min吹炼一次，吹氧时间一般为15min，烟气主要产生在吹氧的15min，剩余20min几乎不产生烟气。

目前的转炉煤气回收工艺中，汽化冷却烟道的出口烟温均在800～900℃，然后通过喷水冷却(OG法)或者喷雾冷却(LT法)对烟气进行降温至250℃左右再进入除尘设施，800℃～250℃的烟气显热都没有利用，浪费了高品位热能；并且在喷水或喷雾的过程中会浪费大量的水资源或者蒸汽、氮气，喷水或者喷雾也会提高转炉煤气中的含水量，造成煤气低位热值下降，影响其利用价值。

实用新型内容

本实用新型涉及一种转炉烟气余热回收系统，至少可解决现有技术的部分缺陷。

本实用新型涉及一种转炉烟气余热回收系统，包括与转炉除尘烟罩连接的汽化冷却烟道以及与所述汽化冷却烟道连接的火管锅炉，所述火管锅炉包括自上而下依次连接的烟气入口段、高温换热段、检修段、低温余热段和积灰段，所述高温换热段内设有火管，所述低温余热段内布置有省煤器，所述火管锅炉的烟气出口设于所述低温余热段或所述积灰段上。

作为实施方式之一，所述火管锅炉配置有汽包，所述省煤器的换热介质出口与所述汽包的饱和水入口连通；所述汽包的饱和水出口与所述高温换热段的换热介质入口连通，所述高温换热段的换热介质出口与所述汽包的蒸汽入口连通。

作为实施方式之一，所述高温换热段与所述检修段之间通过非金属补偿器连接。

作为实施方式之一，所述烟气入口段的壳体包括外壳层、内壳层以及夹设于所述外壳层与所述内壳层之间的隔热层，所述内壳层采用耐热钢板。

作为实施方式之一，所述隔热层包括生长于所述内壳层上的高铝耐火浇注料层以及填充于所述高铝耐火浇注料层与所述外壳层之间的轻质隔热浇注料层。

作为实施方式之一，于所述烟气入口段和所述检修段上均设有检修门和防爆门。

作为实施方式之一，于所述汽化冷却烟道与所述火管锅炉之间还布置有粗除尘器。

作为实施方式之一，所述粗除尘器包括沉降室。

作为实施方式之一，所述沉降室为卧式沉降室，所述汽化冷却烟道通过绝热烟道与所述沉降室连接，所述绝热烟道自上而下垂直插入至所述沉降室内。

作为实施方式之一，所述火管锅炉的烟气出口通过出口烟气管道连接有精除尘器和煤气柜，并于所述精除尘器与所述煤气柜之间的管道上旁接有放散管。

本实用新型至少具有如下有益效果：

本实用新型提供的转炉烟气余热回收系统，通过汽化冷却烟道回收转炉烟气的高温段余热，通过火管锅炉的高温换热段回收转炉烟气的中温段余热，通过火管锅炉的低温余热段回收转炉烟气的低温段余热，从而实现对转炉烟气余热的充分、可靠、有效地利用。采用火管锅炉，烟气在火管内部流动的流线较为平直，兼顾换热效率的同时尽可能减小阻力；另外，烟气在火管锅炉内自上而下垂直流通，更有利于灰尘的沉降、捕集，减少锅炉内部的积灰。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本实用新型实施例提供的转炉烟气余热回收系统(不含沉降室)的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的转炉烟气余热回收系统(含沉降室)的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的火管锅炉的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的高温换热段的截面结构示意图；

图5为图3中A部分的结构示意图。

具体实施方式

下面对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1-图3，本实用新型实施例提供一种转炉烟气余热回收系统，包括与转炉除尘烟罩1连接的汽化冷却烟道2以及与所述汽化冷却烟道2连接的火管锅炉3，所述火管锅炉3包括自上而下依次连接的烟气入口段301、高温换热段302、检修段303、低温余热段304和积灰段305，所述高温换热段302内设有火管314，所述低温余热段304内布置有省煤器312，所述火管锅炉3的烟气出口设于所述低温余热段304或所述积灰段305上。

经转炉除尘烟罩1收集的转炉烟气在汽化冷却烟道2中进行一次余热回收，转炉烟气温度一般从1500～1600℃降低至800～900℃；一次余热回收后的烟气从火管锅炉3顶部进入锅炉内部。

火管锅炉3的烟气入口段301可起到烟气缓冲的作用，可使得烟气均匀地流入高温换热段302的各火管314中；作为优选，如图3，该烟气入口段301的顶部优选为是内径渐扩的筒体结构，一方面便于与外部烟道连接，另一方面，烟气进入该烟气入口段301之后流通面积增大，烟气流速相对降低，不仅能使烟气均匀地进入该火管314内，还一定程度地能使烟气中的粉尘沉降。该烟气入口段301的壳体优选采用隔热效果好的结构，在其中一个实施例中，如图5，该烟气入口段301的壳体包括外壳层315、内壳层316以及夹设于所述外壳层315与所述内壳层316之间的隔热层，所述内壳层316采用耐热钢板，在隔热层与内壳层316的隔热作用下，该外壳层315可仅采用普通钢板。进一步优选地，如图5，该隔热层包括生长于所述内壳层316上的高铝耐火浇注料层317以及填充于所述高铝耐火浇注料层317与所述外壳层315之间的轻质隔热浇注料层318；其中，可在内壳层316的外壁和/或外壳层315的内壁焊接销钉319，便于上述隔热层的浇注生长。在其他可选的实施例中，该烟气入口段301上还设有检修门309和防爆门310，可以卸除烟气中的CO爆炸产生的冲击力，提高其运行的安全性。

火管锅炉3的高温换热段302位于烟气入口段301下方，二者优选为通过法兰连接，便于各个段体的更换维护；在另外的实施例中，二者也可通过非金属补偿器308连接，高温换热段302顶部可以向上自由膨胀，减少膨胀对锅炉本体的不良影响。如图4，在该高温换热段302中布置有多根火管314，各火管314浸没在水中，实现烟气与水的换热，各火管314均为直管并且轴向均为竖向，从而烟气在火管314中直线流通，可避免管内积灰而影响烟气的流通换热。其中，该高温换热段302优选为是内径不变的筒体结构，可在其筒壁上部设置上升管306出口，在其筒壁下部设置下降管307入口，换热水体在段内与烟气逆流换热。

上述检修段303位于高温换热段302下方，可用于保证高温换热段302及火管锅炉3整体运行的安全性；进一步可在该检修段303上设置检修门309和防爆门310。该检修段303优选为是内衬耐火浇注料的筒体。在优选的实施方式中，如图3，所述高温换热段302与所述检修段303之间通过非金属补偿器308连接，高温换热段302底部可以向下自由膨胀，检修段303顶部可以向上自由膨胀，因而可以减少膨胀对锅炉本体的不良影响，保证该火管锅炉3的稳定安全运行。

上述高温换热段302可以根据实际情况及需要设置为多个，以保证对烟气的余热利用效果及效率。在其中一个实施例中，可以各高温换热段302依次连接；在另外的实施例中，可以每个高温换热段302下方配置一个检修段303。

上述低温余热段304位于检修段303下方，二者优选为通过法兰连接，便于各个段体的更换维护。在该低温余热段304内，通过省煤器312可以进一步利用转炉烟气的低温段余热，提高对转炉烟气的余热利用效果。省煤器312出口烟气温度优选为控制在200～250℃。可在该低温余热段304外壁上设置固定支架311，用于将火管锅炉3支撑固定在转炉高层框架上或锅炉结构框架上。

上述积灰段305优选为是倒锥形筒体，内衬耐火浇注料，在其底部设置有卸灰阀313；进一步可在该积灰段305上设置检修门309和防爆门310，提高火管锅炉3运行安全性。本实施例中，火管锅炉3的烟气出口设于该积灰段305上。

进一步优选地，上述火管锅炉3配置有汽包，所述省煤器312的换热介质出口与所述汽包的饱和水入口连通；所述汽包的饱和水出口与所述高温换热段302的换热介质入口连通，所述高温换热段302的换热介质出口与所述汽包的蒸汽入口连通。汽包给水进入省煤器312中经锅炉尾段烟气预热，再进入汽包中，在充分利用转炉烟气低温段余热的同时，降低火管锅炉3运行能耗；汽包中的饱和水进入高温换热段302内与烟气进行换热，可回收转炉烟气中温段余热，吸收烟气余热后的汽水混合物进入汽包，经汽水分离后饱和水再次进入高温换热段302内，构成循环。在可选的实施例中，该汽包产生的饱和蒸汽可作为汽化冷却烟道2的换热介质，在吸收转炉烟气的高温段余热后变为过热蒸汽，从而可送至过热蒸汽用户，例如发电。

在上述火管锅炉3中，各段之间相互独立，可以使整个锅炉的荷载均匀分布在整个转炉高层框架或者锅炉结构框架上；还可以更为便捷地更换锅炉的某个部分，从而实现锅炉的快拆快装。

本实施例提供的转炉烟气余热回收系统，通过汽化冷却烟道2回收转炉烟气的高温段余热，通过火管锅炉3的高温换热段302回收转炉烟气的中温段余热，通过火管锅炉3的低温余热段304回收转炉烟气的低温段余热，从而实现对转炉烟气余热的充分、可靠、有效地利用。采用火管锅炉3，烟气在火管314内部流动的流线较为平直，兼顾换热效率的同时尽可能减小阻力；另外，烟气在火管锅炉3内自上而下垂直流通，更有利于灰尘的沉降、捕集，减少锅炉内部的积灰。

进一步优化上述的转炉烟气余热回收系统，如图2，于所述汽化冷却烟道2与所述火管锅炉3之间还布置有粗除尘器，降低火管锅炉3入口烟气的含尘量，进一步改善火管锅炉3内部积灰情况，同时能降低后续精除尘的负担。现有的粗除尘设备均适用于本实施例中；在其中一个实施例中，该粗除尘器包括沉降室8，进一步优选为是卧式沉降室8，例如可采用钢筋混凝土结构的沉降室8。进一步优选地，所述汽化冷却烟道2通过绝热烟道与所述沉降室8连接，所述绝热烟道自上而下垂直插入至所述沉降室8内；基于该结构，烟气从绝热烟道底端排入沉降室8的过程中，先产生由向下运行→向上运行的变向，再产生竖向运行→水平运行的变向，可有效地提高烟气中粉尘的沉降效果。

进一步优化上述的转炉烟气余热回收系统，如图1和图2，所述火管锅炉3的烟气出口通过出口烟气管道连接有精除尘器4和煤气柜6，并于所述精除尘器4与所述煤气柜6之间的管道上旁接有放散管5，根据烟气品质选择放散或收集，在烟气进入煤气柜6之前可通过煤气冷却器7将烟温冷却至合适温度。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种转炉烟气余热回收系统，包括与转炉除尘烟罩连接的汽化冷却烟道，其特征在于：还包括与所述汽化冷却烟道连接的火管锅炉，所述火管锅炉包括自上而下依次连接的烟气入口段、高温换热段、检修段、低温余热段和积灰段，所述高温换热段内设有火管，所述低温余热段内布置有省煤器，所述火管锅炉的烟气出口设于所述低温余热段或所述积灰段上。

2.如权利要求1所述的转炉烟气余热回收系统，其特征在于：所述火管锅炉配置有汽包，所述省煤器的换热介质出口与所述汽包的饱和水入口连通；所述汽包的饱和水出口与所述高温换热段的换热介质入口连通，所述高温换热段的换热介质出口与所述汽包的蒸汽入口连通。

3.如权利要求1所述的转炉烟气余热回收系统，其特征在于：所述高温换热段与所述检修段之间通过非金属补偿器连接。

4.如权利要求1所述的转炉烟气余热回收系统，其特征在于：所述烟气入口段的壳体包括外壳层、内壳层以及夹设于所述外壳层与所述内壳层之间的隔热层，所述内壳层采用耐热钢板。

5.如权利要求4所述的转炉烟气余热回收系统，其特征在于：所述隔热层包括生长于所述内壳层上的高铝耐火浇注料层以及填充于所述高铝耐火浇注料层与所述外壳层之间的轻质隔热浇注料层。

6.如权利要求1所述的转炉烟气余热回收系统，其特征在于：于所述烟气入口段和所述检修段上均设有检修门和防爆门。

7.如权利要求1所述的转炉烟气余热回收系统，其特征在于：于所述汽化冷却烟道与所述火管锅炉之间还布置有粗除尘器。

8.如权利要求7所述的转炉烟气余热回收系统，其特征在于：所述粗除尘器包括沉降室。

9.如权利要求8所述的转炉烟气余热回收系统，其特征在于：所述沉降室为卧式沉降室，所述汽化冷却烟道通过绝热烟道与所述沉降室连接，所述绝热烟道自上而下垂直插入至所述沉降室内。

10.如权利要求1所述的转炉烟气余热回收系统，其特征在于：所述火管锅炉的烟气出口通过出口烟气管道连接有精除尘器和煤气柜，并于所述精除尘器与所述煤气柜之间的管道上旁接有放散管。

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